JPS6292791A - 無整流子電動機の駆動回路 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、ファン等の５駆動用に使用される無整流子電
動機の駆動回路に関するものである。

従来の技術 従来、この種の換気扇は、特定する文献を挙げることは
できないが、第４図〜第９図に示すような構成であった
。すなわち回転子位置検出用磁石２はＮ極とＳ極が均等
な幅で交互に合計１２極に着磁されており、４極に着磁
された磁極片をもつ回転子１と同軸上に取付けられてい
る。この固定子位置検出用磁石２の磁束を検出できる位
置には磁電変換素子３が設けられ、このものはホールＩ
Ｃよりなっている。４は、磁電変換素子３の出力が、回
転子位置検出用磁石２の磁極がＮ極からＳ極あるいはＳ
極からＮ極に変化するときに、磁電変換素子の出力がハ
イレベル（以下Ｈという）からローレベル（以下りとい
う）、あるいはＬからＨに変化するごとに定回転状態に
おいて第６図実線に示すようなＨとＬが、１：２あるい
は２：１の割合で繰り返すようなパターンで順番に前段
トランジスタ５〜１ｏのペースを通電する制御用ロジッ
ク発生部で、それによってスイッチング素子１１〜１６
のベースを第７図に示すような順番に動作させ、三相ブ
リッジに接続され、その出力端が中性点非接地スター結
線された固定子巻線１７〜２１の電流を制御する。

第５図は、前記制御用ロジック発生部４の回路図で、第
６図の波形図を用いて説明する。ホールＩＣ３からの信
号人は、Ｊ−にフリップフロップ２３．２４によって２
分周ずつにされて第６図すの信号Ｂ、Ｃの実線部分のよ
うな、ＨとＬが、１：２で繰り返す信号になる。２８は
正論理ＮＡＮＤで、前記信号Ｂ、ＣによってＪ−にフリ
ップフロップ２３．２４をクリアする。また、正論理Ｎ
０Ｒ２７は、前記信号Ｂ、Ｃによって信号りの実線部分
のようなＨとＬが、１：２で繰り返す信号をつくる。以
上、前記Ｂ、Ｃ，Ｄの信号は、それぞれ前段トランジス
タ６〜７を通してスイッチング素子１１〜１３にかかる
。同様にして、信号人をインバータ２２によって反転さ
せた信号ム１は、第６図Ｃに示す信号Ｂ１．　ＣＩ、　
ｐｌの実線部分のようなＨとＬが１＝２で繰り返す信号
をＪ−にフリップフロップ２５，２６、および正論理Ｎ
０Ｒ２９、正論理ＮＡＮＤ３０によってつくられる。ス
イッチング素子１４〜１６の前段トランジスタ８〜１０
は反転増幅器なので、前記信号Ｂｌ　、　ＣＩ　、　Ｄ
ＩばＮＡＮＤ３１〜３３を通して返転され、第６図ｄに
示す信号Ｂ”、　Ｃ”、　Ｄ’Ｑ実線部分のようなＨと
Ｌが、２：１で繰り返す信号に変換してから前段トラン
ジスタ８〜１ｏに加えられる。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、論理回路を用いているため
、各々のスイッチング素子の制御において、ノイズや各
々の信号が独立して出力されているため、回路素子の差
による信号のずれによる通電タイミングの狂いが生じて
いた。たとえば、第６図の回路において信号Ｂ、Ｃは、
Ｊ−にフリップフロップ２３．２４の２進３ケタカウン
タを利用している。第９図には、その真偽値衣であるが
、今回、二の部分を利用するため、１０進数で５となっ
たつぎには、Ｏ［戻さなくてはならない。そのためには
、一般に、信号Ｂ、Ｃが同時にＨとなった瞬間を論理積
で検出して、Ｊ−にフリップフロップにクリアをかけて
いる。このことは、１０進数で６の状態が一瞬発生する
ことが避けられず、現実には、第６図イ９口部のように
なる。また、信号りは、信号Ｂ、０の正論理ＮＯＲをと
っているだめ、ハ部のようになる。このことは、信号Ｂ
ｚ。

ｃｌ、　ＤＩにも同様のことがいえる。イ部が発生する
と、スイッチング素子１４の動作中に、スイッチング素
子１１が同作し、−瞬、短絡することとなる。また、口
、ハが発生すると、切替タイミングがΔｔだけずれてし
まうことになる。これらのことにより、固定子巻線１７
〜２２への通電タイミングが乱れ、電動機の回転特性が
悪くなるとともに、振動・騒音の原因となる問題が発生
し、特に高速回転によって、ｔが小さくなったときに、
その影響が大きくなるという問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するもので、不用ノ
イズの発生と、各々のスイッチング素子への制御タイミ
ングのずれを小さくし、回転特性がよく、振動・騒音の
小さな無整流子電動機の駆動回路を提供することを目的
とするものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、永久磁石の磁極
をもつ回転子と、同軸上圧設けられた回転子位置検出用
磁石と、この回転子位置検出用磁石の磁束を検出する磁
電変換素子と、この磁電変換素子が検出した磁極の動き
を入力信号として、回転子の磁極位置を判定する回転子
位置判定手段と、この回転子位置判定手段からの信号に
基づき、固定子巻線に対する通電パターンを決定する通
電パターン決定手段と、前記通電パターン決定手段のパ
ターンにしたがって信号を発生する出力信号発生手段と
、この出力信号発生手段の出力によって複数個のスイッ
チング素子が１度に、または、数個ずつ同時に制御され
る電動機駆動部を備えた構成としたものである。

作用 上記構成により、回転子の回転を検出できるように取付
けられた磁電変換素子によって回転子の位置を検出し、
回転子が回転したことを回転子位置判定手段によって判
定し、この判定結果によってつぎに固定子巻線に流す電
流を決める通電、Ｃターンを通電パターン決定手段にて
決定し、この決定にしたがって出力信号発生手段にて出
力信号を発生し、この出力信号によって電動機駆動部の
複数個のスイッチング素子を１度に、もしくは、数個ず
つ同時に制御することにより、タイミングのずれを小さ
くでき、また、あらかじめ通電ノ（ターンを決めておく
ため、動作中に不用ノイズが発生しても、電動機駆動部
を制御する信号に影響しにくく、固定子巻線に適切な電
流を流すことが可能となり、回転特性がよく、振動・騒
音が低下することとなる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第３図にもとづき説
明する。

第１図は本発明の一実施例を示す構成図で、２は４極に
着磁された磁極片をもつ回転子１と同軸上に取付けられ
た回転子位置検出用磁石で、Ｎ極とＳ極が均等な幅で交
互に合計１２極に着磁されている０３は磁電変換素子で
回転子位置検出用磁石２の磁束を検出できるように取付
けられており、制御装置３４に入力している。１７〜２
２は固定子巻線で、３相中性点非接地スター結線されて
おり、電動機駆動部３６によって制御されている。

この電動機駆動部３６は制御装置３４によって制御され
ており、この制御装置３４は磁電変換素子３の出力が入
力される回転子位置判定手段３６と、この検出された回
転子位置により、電動機駆動部３６の複数個のスイッチ
ング素子を制御する通電パターンを決定する通電パター
ン決定手段３了と、前記通電パターン決定手段３７の決
定によって前記電動機駆動部３６の前記複数個のスイッ
チング素子を同時に制御する出カバターンを出力する出
力信号発生手段３８とから構成されている。

第２図は、要部の具体的な回路の一例を示す。

制御装置３４ば、マイクロコンピュータ３９および周辺
回路から構成される。ここに示すマイクロコンピュータ
３９は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭおおよび入出力部を有
する、いわゆるワンチップマイコンである。

磁電変換素子３の出力はマイクロコンピュータの入力部
に接続されており、これにより、回転子１の動きが、マ
イクロコンピュータに読込まれる０電動機駆動部３５は
、おもに、前段トランジスタ５〜１０と、スイッチング
素子１１〜１６から構成されており、制御装置３４から
の信号により、固定子巻線１７〜２２の電流を制御して
いる。いま、５の前段トランジスタのペースにＨの信号
がくると、この前段トランジスタ５ばＯＮとなり、スイ
ッチング素子１１のペースはＧＮＤにおちる。

スイッチング素子１１は、ＰＮＰトランジスタなので、
導通となり、駆動用電圧ＶＣ２を固定子巻線１７．１８
側に供給する。前段トランジスタ５のペース信号がＬで
あれば、前段トランジスタ５はＯＦＦとなり、スイッチ
ング素子１１もＯＦＦのままとなり、固定子巻線１７．
１８にＶＯ２は供給できない。まだ、前段トランジスタ
８のペースにＨの信号が出力されると、前段トランジス
タ８はＯＮとなり、回路用電源ＶＣ＋は、スイッチング
素子１４のペースを通電できずＧＮＤにおち、スイッチ
ング素子は、ＯＦＦとなる。８の前段トランジスタへの
信号がＬになると、８の前段トランジスタはＯＦＦとな
り、スイッチング素子１４のペースには＋ＶＣ１がかか
ってＯＮとなり、固定子巻線１了、１８はＧＮＤとつな
がる。同様の動作を前段トランジスタ６．７，９，１０
、および、スイッチング素子１２，１３，１５．１６は
行なうこととなる。

つぎに、上記のように構成した無整流子電動機の駆動回
路の動作を第３図のフローチャートを用いて説明する。

いま、無整流子モータが回転しており、マイクロコンピ
ュータ３９中のＲＯＭに記憶された第３図のフローチャ
ートに示す回転磁界プログラムの手順に従ってすでに動
作しているとする。いま、仮にステップ４ｏを実行中と
考えて、磁電変換素子３の出力が反転、すなわち、回転
子１が規定量移動するまで、ループを繰り返し、切替え
タイミングをとっている。磁電変換素子３の出力が反転
すると、ステップ４１に移り、ＲＯＭ内にあらかじめセ
ットされている通電パターンを選択し、ステップ４２に
おいて、マイクロコンピュータ３９からスイッチング信
号として電動機駆動部３５に出力され、ステップ４３に
おいて前記複数個のスイッチング素子は、１度、もしく
は数個ずつ同時に制御される。

以上のように本実施例てよれば、複数個のスイッチング
素子の制御を１度に１もしくは数個ずつ同時に行なうた
め、タイミングのずれが、小さくかつ安定しており、ま
た、あらかじめ通電パターンを決めておくため、動作中
に不用ノイズが発生しても、出力に影響されにくく、回
転特性がよく、振動・騒音の小さな無整流子電動機を提
供することができる。

発明の効果 以上の実施例の説明から明らかなように、本発明は、永
久磁石の磁極をもつ回転子と、同軸上に設けられた回転
子位置検出用磁石と、この回転子位置検出用磁石の磁束
を検出する１個以上の磁電変換素子と、この磁電変換素
子が検出した回転子の動きを入力信号として、回転子の
磁極位置を判定する回転子位置判定手段と、この回転子
位置判定手段からの信号にもとづき、固定子巻線に対す
る通電パターンを決定する通電パターン決定手段と、こ
の通電パターン決定手段のパターンにしたがって信号を
発生する出力信号発生手段と、この出力信号発生手段の
出力によって複数個のスイッチング素子を１度に、また
は、数個ずつ同時て制御される電動機駆動部とを備える
ことだより、回転特性がよく、騒音、振動の小さな無整
流子電動機を提供することができ、その実用的効果は大
きいＱ

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例による無整流子電動機の駆動
回路を示す構成図、第２図は同要部の回路図、第３図は
同固定子巻線に流れる電流を制御するだめのプログラム
の１例を示す概略フローチャート、第４図は従来の無整
流子電動機の駆動回路の要部の回路図、第５図は同制御
用ロジック発生部の回路図、第６図は同制御用ロジック
発生部内の要所の波形図、第７図は同駆動回路の理想的
なスイッチングパターンの一例、第８図は同固定子巻線
の配置図、第９図は同３ケタ２進カウンタの真偽値表で
ある。 １・・・・・・回転子、２・・・・・・回転子位置検出
用磁石、３・・・・・・磁電変換素子、１７〜２２・・
・・・・固定子巻線、３Ｓ・・・・・・電動機駆動部、
３６・・・・・・回転子位置判定手段、３了・・・・・
通電パターン決定手段、３８・・・・・・出力信号発生
手段。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ノー
ーー　〇ヱ１４シ世ミナ ２−ａ　祇＋４Ｌ　、Ｉ調１−ミー＆　ノｈｇ＋シ３−
−−砥１＋天撲庸寺 第　１　図　　　　　　　ノア〜２２・−固定す各線、
万一　電動機駆動部 、３６−８に＋イｉ、ｌ［４［ ３７・−−＊　ｔ）ぐターンン人定子＆、３６一−忠刀
信号４Ｉ５１＋技、 第６図 ２・　　　　　　ｔ　ｉｓ　　　　　　°；５ｓ第　７
　図 １８図 第９面

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 永久磁石の磁極をもつ回転子と、この回転子と同軸上に
   設けられた回転子位置検出用磁石と、この回転子位置検
   出用磁石の磁束を検出する１個以上の磁電変換素子と、
   この磁電変換素子が検出した回転子の動きを入力信号と
   して回転子の磁極位置を判定する回転子位置判定手段と
   、この回転子位置判定手段からの信号にもとづき固定子
   巻線に対する通電パターンを決定する通電パターン決定
   手段と、この通電パターン決定手段のパターンにしたが
   って信号を発生する出力信号発生手段と、この出力信号
   発生手段の出力によって複数個のスイッチング素子が１
   度に、または、数個ずつ同時に制御される電動機駆動部
   とを備えた無整流子電動機の駆動回路。